活性炭去(qu)除污(wu)水(shui)中(zhong)的(de)亞硝(xiao)酸(suan)鹽(yan)

　　活(huo)性炭去(qu)除廢水(shui)中的(de)(de)硝(xiao)(xiao)(xiao)酸(suan)(suan)根和(he)亞硝(xiao)(xiao)(xiao)酸(suan)(suan)根陰離子，氮(N)是所有(you)生物(wu)的(de)(de)基本要素。氮以不(bu)同的(de)(de)氧化(hua)態存(cun)在(zai)，如(ru)NO 3 -( 5)，NO 2 -( 3)和(he)NH 4  ( - 3)。其中，NO 3 -，NO 2 -和(he)NH 4  ( - 3)更受關注(zhu)，因(yin)為(wei)它們易溶(rong)于(yu)水(shui)，對人體健(jian)康(kang)有(you)毒(du)。農業施肥等非點(dian)源(yuan)硝(xiao)(xiao)(xiao)酸(suan)(suan)鹽(yan)(yan)(yan)污染(ran)地下(xia)(xia)水(shui)和(he)地表水(shui)已成為(wei)工(gong)業和(he)發展中國家日益嚴重(zhong)的(de)(de)環境問(wen)題。硝(xiao)(xiao)(xiao)酸(suan)(suan)鹽(yan)(yan)(yan)污染(ran)是由于(yu)硝(xiao)(xiao)(xiao)酸(suan)(suan)鹽(yan)(yan)(yan)肥料的(de)(de)廣泛使(shi)用(yong)和(he)人類和(he)動物(wu)廢物(wu)處理不(bu)善(shan)或未經(jing)處理而發生的(de)(de)。硝(xiao)(xiao)(xiao)酸(suan)(suan)鹽(yan)(yan)(yan)是許多工(gong)業過程的(de)(de)副產品，包括生產造(zao)紙(zhi)、硝(xiao)(xiao)(xiao)基有(you)機化(hua)合物(wu)和(he)藥物(wu)化(hua)合物(wu)。亞硝(xiao)(xiao)(xiao)胺致癌的(de)(de)前(qian)兆是地下(xia)(xia)水(shui)硝(xiao)(xiao)(xiao)酸(suan)(suan)鹽(yan)(yan)(yan)濃(nong)度(du)的(de)(de)增加。由于(yu)這些原因(yin)，歐盟(meng)限(xian)制了飲用(yong)水(shui)中硝(xiao)(xiao)(xiao)酸(suan)(suan)鹽(yan)(yan)(yan)和(he)亞硝(xiao)(xiao)(xiao)酸(suan)(suan)鹽(yan)(yan)(yan)的(de)(de)濃(nong)度(du)。

　　亞(ya)(ya)硝(xiao)(xiao)酸(suan)(suan)鹽(yan)(yan)和(he)(he)硝(xiao)(xiao)酸(suan)(suan)鹽(yan)(yan)也是(shi)存在于更多(duo)放射性廢物中的(de)非(fei)放射性廢物； 硝(xiao)(xiao)酸(suan)(suan)在核武器和(he)(he)核燃料的(de)生產過程中被(bei)用來處(chu)理極其有毒的(de)放射性元素，如(ru)鈾(you)和(he)(he)鍶(si)。然而，如(ru)果硝(xiao)(xiao)酸(suan)(suan)鹽(yan)(yan)濃度較高，可能會影響穩定(ding)水泥(ni)基體的(de)形(xing)成，使各種金屬加工廢料難以長期處(chu)理。因此，從健(jian)康和(he)(he)環境的(de)角度來看，去除硝(xiao)(xiao)酸(suan)(suan)鹽(yan)(yan)和(he)(he)亞(ya)(ya)硝(xiao)(xiao)酸(suan)(suan)鹽(yan)(yan)是(shi)非(fei)常(chang)重要的(de)。

　　傳統的去除(chu)硝(xiao)酸(suan)鹽(yan)和(he)亞硝(xiao)酸(suan)鹽(yan)陰(yin)離(li)子的方法(fa)包括反(fan)(fan)滲(shen)透、離(li)子交換、組合膜(mo)生物反(fan)(fan)應(ying)器/粉末活(huo)性炭吸(xi)附(fu)、生物膜(mo)電極反(fan)(fan)應(ying)器(BER)和(he)BER /吸(xi)附(fu)過程。這些方法(fa)大多有一些缺點，如高(gao)資本、高(gao)運(yun)營成本或污泥處置。

　　未氧化氧化活性(xing)炭DFT孔徑分(fen)布。

　　*近，從(cong)廢水中去除(chu)硝(xiao)酸(suan)鹽(yan)和亞硝(xiao)酸(suan)鹽(yan)的陰離子，檢查了(le)許多(duo)低成本的替代吸附(fu)劑。

　　目(mu)前的工作(zuo)是(shi)提高(gao)活性炭去除廢水中(zhong)硝酸(suan)鹽和(he)亞硝酸(suan)鹽離子(zi)的能力。為實現(xian)這(zhe)一目(mu)標，進行(xing)了以下研究(jiu)：(a)制備和(he)表征活性炭，(b)在活性炭樣品(pin)中(zhong)建立硝酸(suan)鹽和(he)亞硝酸(suan)根離子(zi)*大吸附條件，(c)在活性炭上評(ping)估(gu)硝酸(suan)鹽和(he)亞硝酸(suan)鹽離子(zi)的動(dong)力學(xue)和(he)熱力學(xue)參數(shu)。

　　活性炭吸附(fu)研究：樣(yang)品選(xuan)擇：干燥活性(xing)炭的(de)固定(ding)非氧(yang)化和(he)(he)(he)氧(yang)化（0.1g)和(he)(he)(he)初始濃度Co = 25mgL -1的(de)原(yuan)液的(de)25mL等分試樣(yang)振蕩(dang)24小時(shi)。過濾各種(zhong)混合物，確(que)定(ding)溶液中的(de)殘留(liu)物、硝(xiao)酸(suan)鹽(yan)和(he)(he)(he)亞硝(xiao)酸(suan)鹽(yan)含量，以了(le)解平衡時(shi)間(jian)(jian)的(de)影響(xiang)。通過稀釋(shi)NaOH或HCl溶液pH從2調整到11。在確(que)定(ding)平衡時(shi)間(jian)(jian)的(de)批(pi)量實驗(yan)中，我們使用(yong)20mL的(de)pH調節溶液和(he)(he)(he)30mg吸附(fu)劑。pH該值(zhi)提供了(le)*大(da)的(de)陰離(li)(li)子(zi)(zi)去除率。取50毫(hao)克L的(de)硝(xiao)酸(suan)鹽(yan)水溶液20ml的(de)進行-1 NO 3 ˉ不同量的(de)和(he)(he)(he)碳劑量為(wei)200毫(hao)克Ca(HCO存在3)20-400毫(hao)克L-1。25振蕩(dang)時(shi)間(jian)(jian)的(de)作用(yong)℃，45℃和(he)(he)(he)55℃24小時(shi)進行。使用(yong)離(li)(li)子(zi)(zi)色譜柱：6.1006.超濾液：2000陰離(li)(li)子(zi)(zi)柱.5 mmolL-一對苯二甲酸(suan)，7%乙腈，pH = 4.電導檢測器測定(ding)陰離(li)(li)子(zi)(zi)濃度。

　　動力學研究

　　動(dong)力(li)學試驗研究(jiu)了活性炭(tan)對陰(yin)離子吸附效率的(de)影響(NO2-和(he)(he)NO3-氧(yang)化活性炭(tan)樣品的(de)吸附效果，50毫克活性炭(tan)和(he)(he)20毫升硝(xiao)酸(suan)(suan)鹽(yan)(yan)的(de)初始(shi)濃度(du)(du)為(wei)50毫升 mg·L - 1.亞(ya)硝(xiao)酸(suan)(suan)鹽(yan)(yan)濃度(du)(du)為(wei)5 mg·L -1的(de)時(shi)間為(wei)不(bu)同的(de)時(shi)間段，即(ji)硝(xiao)酸(suan)(suan)鹽(yan)(yan)和(he)(he)亞(ya)硝(xiao)酸(suan)(suan)鹽(yan)(yan)在各種水(shui)產(chan)養(yang)殖(zhi)和(he)(he)工業廢水(shui)中(zhong)的(de)濃度(du)(du)水(shui)平]通過濾(lv)紙過濾(lv)懸浮液，分析殘余陰(yin)離子濃度(du)(du)。

　　活性炭表征

　　根據所有元(yuan)素的(de)(de)百分(fen)比含量與氧殘留量之間(jian)的(de)(de)差異，的(de)(de)方法是從元(yuan)素分(fen)析(xi)中(zhong)報告氧含量值。

　　活性炭表征

　　從(cong)元(yuan)(yuan)素(su)分(fen)析中(zhong)報告氧(yang)(yang)含(han)量(liang)(liang)值的(de)常(chang)用方法(fa)是基于(yu)所有元(yuan)(yuan)素(su)的(de)百(bai)分(fen)比含(han)量(liang)(liang)與氧(yang)(yang)殘留量(liang)(liang)之間的(de)差異。活(huo)性(xing)炭(tan)(tan)的(de)氧(yang)(yang)含(han)量(liang)(liang)顯著增(zeng)(zeng)加（從(cong)0開始.92至5.7%)。                                                                                                       　　圖中(zhong)研究了活(huo)性(xing)炭(tan)(tan)DFT孔徑分(fen)布。給(gei)出了表(biao)面(mian)積(ji)(ji)(ji)和(he)孔體積(ji)(ji)(ji)的(de)結(jie)果。顯示了活(huo)性(xing)炭(tan)(tan)的(de)微(wei)孔性(xing)質。 　　活(huo)性(xing)炭(tan)(tan)的(de)孔體積(ji)(ji)(ji)和(he)表(biao)面(mian)積(ji)(ji)(ji)增(zeng)(zeng)加，孔徑分(fen)布沒有明顯變(bian)化(hua)。與未(wei)氧(yang)(yang)化(hua)碳樣品(pin)(pin)相比，氧(yang)(yang)化(hua)碳的(de)表(biao)面(mian)積(ji)(ji)(ji)和(he)孔體積(ji)(ji)(ji)分(fen)別(bie)增(zeng)(zeng)加了約(yue)43%和(he)35%。氧(yang)(yang)化(hua)和(he)未(wei)氧(yang)(yang)化(hua)活(huo)性(xing)炭(tan)(tan)樣品(pin)(pin)*大1nm 的(de)微(wei)孔和(he)2-4nm的(de)中(zhong)孔。數據(ju)還顯示，氧(yang)(yang)化(hua)后毛孔變(bian)寬。微(wei)區增(zeng)(zeng)強，介(jie)孔范圍(2-4nm)稍微(wei)降低。這(zhe)可能是因為從(cong)容納(na)一個(ge)吸附(fu)層的(de)孔寬到(dao)兩個(ge)，兩個(ge)層分(fen)別(bie)轉換(huan)為三個(ge)。                                                                                                                                                                         吸附(fu)材(cai)料(liao)的(de)表(biao)面(mian)積(ji)(ji)(ji)和(he)孔體積(ji)(ji)(ji)。1:未(wei)氧(yang)(yang)化(hua)活(huo)性(xing)炭(tan)(tan)樣品(pin)(pin).二、氧(yang)(yang)化(hua)活(huo)性(xing)炭(tan)(tan)樣品(pin)(pin).1:未(wei)氧(yang)(yang)化(hua)活(huo)性(xing)炭(tan)(tan)樣品(pin)(pin).二、氧(yang)(yang)化(hua)活(huo)性(xing)炭(tan)(tan)樣品(pin)(pin).?DFT：分(fen)布孔徑；BET：微(wei)孔材(cai)料(liao)的(de)表(biao)面(mian)積(ji)(ji)(ji)表(biao)征

　　兩(liang)種(zhong)吸(xi)附劑(ji)的(de)(de)(de)分(fen)形維(wei)(wei)數(shu)(D)由Frenkel-Halsey-Hill(FHH)模型計算。在650℃活性炭樣品具有活性炭D = 2.1.分(fen)數(shu)維(wei)(wei)數(shu)。這(zhe)(zhe)表(biao)明(ming)(ming)表(biao)面(mian)非常粗糙或不規則。在用Na 2 CO 3表(biao)面(mian)改性時(shi)，分(fen)形維(wei)(wei)數(shu)減少(D = 2.2)。 　　這(zhe)(zhe)表(biao)明(ming)(ming)改性碳(tan)的(de)(de)(de)結(jie)構(gou)隨著(zhu)小(xiao)晶粒和(he)(he)交(jiao)聯(lian)結(jie)構(gou)的(de)(de)(de)分(fen)解變得更加有序。對于(yu)這(zhe)(zhe)類試劑(ji)，混合碳(tan)的(de)(de)(de)反應性大于(yu)微晶碳(tan)； 因此，交(jiao)聯(lian)碳(tan)主要被(bei)消耗掉。交(jiao)聯(lian)分(fen)解導致堵塞(sai)孔的(de)(de)(de)釋(shi)放，從而減少增加的(de)(de)(de)表(biao)面(mian)積和(he)(he)孔體積。 　　硬度對活性炭去除(chu)硝(xiao)(xiao)酸(suan)(suan)鹽(yan)的(de)(de)(de)影(ying)響 　　共存離(li)子(zi)是碳(tan)酸(suan)(suan)氫(qing)鈣，通常在地下水中發現(xian)，并產生暫時(shi)的(de)(de)(de)硬度。圖(tu)2證明(ming)(ming)了這(zhe)(zhe)一(yi)點(dian)。在Ca(HCO 3)2在存在下，硝(xiao)(xiao)酸(suan)(suan)鹽(yan)的(de)(de)(de)去除(chu)率明(ming)(ming)顯(xian)降低。這(zhe)(zhe)些(xie)物質的(de)(de)(de)抑(yi)制作用可(ke)(ke)以(yi)歸因于(yu)NO 3 -和(he)(he)HCO 3 -相(xiang)(xiang)同的(de)(de)(de)離(li)子(zi)結(jie)構(gou)。它們都是平(ping)的(de)(de)(de)，而且(qie)都是平(ping)的(de)(de)(de)N-O和(he)(he)C-O鍵之間(jian)的(de)(de)(de)角度相(xiang)(xiang)同，等于(yu)120℃。可(ke)(ke)以(yi)合理地認為(wei)，HCO 3個 ˉ陰離(li)子(zi)的(de)(de)(de)競爭(zheng)性吸(xi)附到相(xiang)(xiang)同的(de)(de)(de)活性位(wei)點(dian)RS的(de)(de)(de)表(biao)面(mian)上。  圖(tu)2：使用1：活性炭硬度對去除(chu)硝(xiao)(xiao)酸(suan)(suan)鹽(yan)的(de)(de)(de)影(ying)響。 　　這(zhe)(zhe)些(xie)結(jie)果表(biao)明(ming)(ming)，由KMnO 改性活性炭比這(zhe)(zhe)些(xie)吸(xi)附劑(ji)中的(de)(de)(de)任何一(yi)種(zhong)都好得多或更好。這(zhe)(zhe)可(ke)(ke)能與吸(xi)附機制有關，包括(kuo)離(li)子(zi)交(jiao)換和(he)(he)絡(luo)合。

　　事實上(shang)，開發低成本吸(xi)附(fu)劑是減少各(ge)種化學工藝(yi)產生的(de)大量廢物和有毒(du)廢水的(de)主(zhu)要目標(biao)之一(yi)。從這(zhe)(zhe)個意義(yi)上(shang)說，高錳酸(suan)(suan)鉀改性(xing)活性(xing)炭對水溶液中(zhong)的(de)硝酸(suan)(suan)鹽(yan)(yan)(yan)和亞(ya)硝酸(suan)(suan)鹽(yan)(yan)(yan)有很好的(de)吸(xi)附(fu)能力。在(zai)(zai)這(zhe)(zhe)個問題上(shang)，研究了(le)影響單組分體系中(zhong)硝酸(suan)(suan)鹽(yan)(yan)(yan)和亞(ya)硝酸(suan)(suan)鹽(yan)(yan)(yan)離子去(qu)除的(de)因素：溫(wen)度(du)，pH值、吸(xi)附(fu)劑濃(nong)度(du)和活性(xing)炭劑量。在(zai)(zai)二元體系(NO 3和HCO 3)硬度(du)對硝酸(suan)(suan)鹽(yan)(yan)(yan)去(qu)除的(de)抑(yi)制作用是指NO 3和HCO 在(zai)(zai)同(tong)一(yi)結構離子和系統中(zhong)(NO 3和NO 2)由于(yu)競(jing)爭效應(ying)，硝酸(suan)(suan)鹽(yan)(yan)(yan)吸(xi)附(fu)受到抑(yi)制，亞(ya)硝酸(suan)(suan)鹽(yan)(yan)(yan)吸(xi)附(fu)受到協同(tong)吸(xi)附(fu)的(de)促進。NOM當存在(zai)(zai)或(huo)不存在(zai)(zai)時(shi)，吸(xi)附(fu)能力相似(si)，表明硝酸(suan)(suan)鹽(yan)(yan)(yan)對碳(tan)表面的(de)親和力強于(yu)硝酸(suan)(suan)鹽(yan)(yan)(yan)和NOM的(de)吸(xi)附(fu)。